Po splnění tohoto úkolu byla sonda v tak dobrém stavu, že ji technici z NASA nechtěli odepsat. Na dálku ji proto přeprogramovali a vyslali k dalšímu cíli pod hlavičkou mise EPOXI. Tento název spojuje dvě zkratky, které vyjadřují nová poslání sondy: výzkum planet mimo sluneční soustavu uvybraných hvězd (EPOCh – Extrasolar Planet Observation and Characterization) a další průzkum komet (DIXI – Deep Impact Extended Investigation).
Pro druhý úkol astronomové původně vybrali kometu 85P/Boethin, jenže se ukázalo, že je příliš malá a špatně viditelná ze Země, takže nešlo vypočítat její dráhu s dostatečnou přesností.
Nakonec tedy sonda zamířila ke kometě 103P/Hartley neboli Hartley 2, která se koncem října přiblížila ke Slunci. V minulých týdnech ji bylo možné při troše štěstí spatřit i pouhým okem coby rozmazanou "hvězdu" v souhvězdí Cassiopeie, Persea a potom Vozky. K Zemi se nejvíce přiblížila 20. října, na pouhých 18 milionů kilometrů, Slunci byla nejblíž o osm dní později. V těchto dnech však pozorování ze Země rušil Měsíc.
Deep Impact pořizuje snímky komety už od začátku září, celkem jich má na Zemi poslat přes 64 tisíc. Vědci doufají, že jim data ze dvou kamer a infračerveného detektoru poskytnou informace o složení jádra komety, které má podle odhadů průměr zhruba dva kilometry, i plynu a prachu v jeho nejbližším okolí.
Celkem jde o pátý průlet pozemské sondy kolem komety, ovšem vůbec poprvé se stejný stroj přiblíží ke druhé kometě. Vědci tak budou mít v ruce snímky dvou těles pořízené shodnými přístroji, takže je budou moci lépe porovnat.
Sonda během své pětileté pouti vesmírem urazila přes pět miliard kilometrů. Její vyslání ke druhé kometě ušetřilo 90 procent nákladů, jež by si vyžádal start nové družice.
